A5 Distúrbios Forçantes Externos Extremos

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Perturbações extremas de forçamento externo são anomalias do sistema climático que se originam de processos externos, não relacionados à dinâmica interna do próprio sistema climático. Os três principais exemplos dessas perturbações extremas de forçamento externo são erupções vulcânicas explosivas, que injetam dióxido de enxofre na estratosfera e formam aerossóis de sulfato com uma meia-vida entre um e três anos; impactos de grandes asteroides ou meteoritos, que depositam poeira e fuligem na atmosfera; e variações extremas na irradiação solar, como o Mínimo de Maunder, o período entre 1645 e 1715, quando a atividade solar diminuiu constantemente e que está associado à Pequena Idade do Gelo.

Dessas três perturbações extremas de forçamento externo, o forçamento vulcânico é o mais bem documentado. Um vulcão como o Monte Pinatubo, que entrou em erupção em 1991, injeta aproximadamente 20 teragramas de dióxido de enxofre na estratosfera. Esse dióxido de enxofre injetado é convertido em cerca de 30 teragramas de aerossóis de sulfato, compostos, neste caso, de ácido sulfúrico. Esses aerossóis de sulfato de ácido sulfúrico produzem um forçamento negativo entre 3 e 4 watts por metro quadrado durante um ou dois anos, e esse forçamento negativo resfria o sistema climático global em 0,3 a 0,5 graus Celsius. A resposta do sistema climático a esse forçamento negativo não se limita ao resfriamento direto: o mesmo forçamento negativo também reduz a precipitação global, altera a circulação estratosférica e aquece a própria estratosfera, porque os aerossóis de sulfato absorvem radiação infravermelha. Uma vez dissipado o forçamento negativo, a recuperação do sistema climático segue uma curva exponencial que depende do tempo que os aerossóis de sulfato permanecem na estratosfera: quanto mais tempo os aerossóis de sulfato permanecem na estratosfera, mais lenta é a recuperação do sistema climático até a temperatura anterior à erupção vulcânica explosiva.

Para erupções vulcânicas explosivas muito maiores do que a do Pinatubo, como a erupção do tipo Toba, ocorrida há cerca de 74.000 anos e que injetou aproximadamente 3.000 teragramas de dióxido de enxofre, ou para impactos de grandes asteroides ou meteoritos, a resposta do sistema climático deixa de ser proporcional ao forçamento negativo da mesma forma que era para um vulcão do tipo Pinatubo: o forçamento negativo dessas perturbações externas extremas muito maiores poderia produzir um resfriamento global entre 5 e 15 graus Celsius, o suficiente para colapsar a fotossíntese e produzir o que é conhecido como inverno de impacto. Ao contrário do forçamento vulcânico moderado descrito anteriormente, em que o sistema climático responde e depois se recupera seguindo uma curva exponencial fixa, diante de um forçamento negativo dessa magnitude, o próprio sistema climático pode continuar a responder muito tempo depois que o forçamento negativo original tiver terminado. Isso ocorre porque cada breve perturbação deixa um efeito que se acumula e se espalha ao longo do tempo, em vez de se dissipar imediatamente.

Em conjunto, as três perturbações extremas de força externa — erupções vulcânicas explosivas, impactos de grandes asteroides ou meteoritos e variações extremas na irradiação solar — mostram que o sistema climático pode resfriar abruptamente devido a causas totalmente externas à sua própria dinâmica interna. Esses resfriamentos variam de décimos de grau e uma duração de um ou dois anos, como em uma erupção vulcânica explosiva moderada, a vários graus de resfriamento capazes de colapsar a fotossíntese, como em uma erupção vulcânica explosiva extrema ou no impacto de um grande asteroide ou meteorito. Compreender essas perturbações extremas de força externa nos permite antecipar tanto a magnitude quanto a duração da resposta do sistema climático a uma força que, ao contrário do aquecimento gradual causado por outros fatores, surge repentinamente e de fora do próprio sistema climático.

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